مقدمه
در حال حاضر روش ساخت و ساز غالب در کشور روش سنتی است که به لحاظ کیفیت غیرقابل کنترل بوده و امکان دخل و تصرف برای ارتقای مشخصات فنی آن بسیار مشکل است. به همین دلیل از متوسط طول عمرکوتاهی نیز برخوردار می باشد .همچنین به دلیل عدم امکان مدیریت صحیح و برنامه ریزی دقیق ، قیمت تمام شده روش های سنتی در مقابل محصول نهایی آن گران و در کل فرآیند زمان بری می باشد. افزایش قیمت حامل های انرژی حاصل از طرح هدفمندی یارانه ها و افزایش دستمزد کارگران به علت کارگربری روش های سنتی بر گرانی این روش ها به مراتب افزوده است.
نه تنها ما در ایران با این مسئله دست به گریبان بوده ایم بلکه جهان صنعتی نیز این مسئله را تجربه نموده است با این تفاوت که آنها شاید در حدود ٢٠ سال نسبت به ما جلوترند و در این فاصله گذار تدریجی به صنعتی سازی به جای سنتی سازی را تا حد زیادی انجام داده‌اند. تلاش‌های ایشان که حاصل پاسخگویی به رشد تقاضا، تامین کیفیت مطلوب و کاهش قیمت ساختمان بوده با استفاده از تکنیک های مدرن و خلاق مهندسی شکل گرفته است و خوشبختانه قابل انتقال به داخل ایران با تلاشی بمراتب کمتر از تلاش اولیه‌ای می باشد که جهان صنعتی در جهت ایجاد آن انجام داده است.
بنا به تعریف ، در روش صنعتی ، قطعات و اجزای ساختمان تحت نظام صنعتی در کارخانه تولید و از جنبه های مختلف از نظر کیفیت ، آزمایش و سپس به محل کارگاه حمل می شود. با این روش حجم عملیات ساختمان در محل کارگاه ، کاهش یافته و میزان تولید افزایش می‌یابد. علاوه بر آن به لحاظ تولید انبوه ، قیمت ها در مقایسه با تولیدات سنتی پایین تر است و محصولات دارای کیفیت ثابت و قابل پیش بینی هستند. از مهمترین مسائل تولید صنعتی ، خشک سازی (جهت افزیش سرعت و کاهش پرت) و سبک سازی (جهت کاهش انرژی بری و کاهش نیروهای اینرسی تولید شده در اثر شتاب ناشی اززلزله) می باشد.
صنعتی سازی در کشورهای پیشرفته توانسته است تا حد زیادی جایگاه خود را پیدا کند و سهم قابل ملاحظه‌ای از تولید ساختمان را به خود اختصاص دهد. این سهم در کشور ما بسیار ناچیز بوده و نیازمند حمایت بیشتر تلاشگران این عرصه است. با توجه به ضرورت صنعتی سازی ساختمان و اهمیت تبیین جایگاه واقعی آن در میان صنایع کشور و با عنایت به حمایت‌های دولت جهت اجرای بخشی از سیاست های سند چشم انداز و برنامه های توسعه کشور، شناسایی توانمندی های بالقوه و بالفعل داخلی و خارجی ضروری به نظر می رسد.
صنعتی سازی هائی که در ١٠ سال گذشته در کشور شکل گرفته است بیشتر در دو زمینه سازه های سبک ال اس اف بوده است. متاسفانه در عین آنکه تکنولوژی های متعددی از کشورهای مختلف منجمله استرالیا و نیوزیلند به ایران وارد شده است سرعت رشد این سیستم‌ها در ایران بسیار زیاد بوده و از صفر به حدود ۵٠ واحد فعال در مدت ١٠ سال رسیده است و این در عین وجود این واقعیت است که محدودیت های زیر در این سیستم ها وجود داشته است:
• سیستم ها همه وارداتی و بصورت تقلیدی و چشم بسته بوده و با شرایط ایران کاملا تطابق ندارد.
• مقاومت سازه‌ای این سازه ها با شرایط کشورهای تولید کننده مطابقت دارد وبه همین دلیل برای شرایط بارگذاری ایران بهینه نمی باشد و لذا مصرف فولاد بیش از حد لزوم بالاست. لازم است که در ابعاد مقاطع و نوع اتصالات تغییراتی صورت گیرد تا سیستم با شرایط ایران منطبق باشد.
در ادامه سازه های ال اس اف با جزئیات بیشتری معرفی میگردند.
بخش ۱ : معرفی سازه های فولادی سبک LSF
۱ -۱ مقدمه
سیستم سازه های فولادی سبک (LSF) یکی از مناسبترین سیستم های ساختمانی است که امروزه در جهان مورد استفاده قرار می گیرد. اصلی ترین عامل در سازه های فولادی سبک ، مقاطع فولادی جدار نازک (LGS) می باشد. مقاطع فولادی جدار نازک، مقاطع فلزی سرد نورد شده ای می باشند که با استفاده از ورقهای فولادی نازک و با استفاده از روش Roll Forming (شکل۱–۱) شکل دهی می شوند. داشتن ضخامت یکنواخت در عرض مقاطع و استفاده از روش Roll Forming برای ساخت آنهاست که باعث می گردد، تولید در حجم بسیار بالا و با کیفیت مناسب و یکنواخت انجام گیرد. مقاطع فولادی جدار نازک ، سبک بوده و به راحتی قابل حمل می باشد.بخش های مختلف ساختمان را به راحتی می توان با این مقاطع مونتاژ نمود. این عوامل باعث می گردد که عملیات ساخت با این سیستم بسیار سریع باشد.
در کشور ژاپن بیشتر ساختمان های شهری قبل از جنگ جهانی اول ، از چوب ساخته می شد و اغلب این نوع ساختمان ها در دوران جنگ جهانی اول و دوم در اثر آتش سوزی ویران گردیدند. بعد از جنگ جهانی دوم دولت ژاپن برای سامان دهی ساخت و ساز در کشور و فعال کردن کارخانجات تولید کننده مسکن وزارت ساختمان را در این کشور تأسیس نمود. این وزارتخانه برای تأمین مسکن مورد نیاز، سیاست های جدیدی را برای طراحی ، تولید و ساخت مسکن مطرح نمود از آن جمله ، پیش ساخته نمودن ساخت و ساز ساختمان با استفاده از مصالح ساختمانی غیر آتشزا، کوتاه کردن مدت زمان عملیات ساختمانی در کارگاه و نهایتاً تلاش برای محافظت از منابع چوب بود. با توجه به این دیدگاه بکارگیری قطعات فولادی سرد نورد شده CFS، در بخش مسکن خیلی سریع پذیرفته شده و صنعت فولاد ژاپن اقدام به ساخت ورق فولادی با ضخامت نازک جهت جایگزین نمودن قطعات چوبی می کند.
بخش عمده پذیرش سریع قاب فولادی سبک در ژاپن را شیوه های رایج ساخت و ساز ساختمان در این کشور می دانند که همخوانی مناسبی با این سیستم داشته به گونه‌ای که صرفا با جایگزینی فولاد سرد ، به جای چوب کلیه امکانات و از آن مهمتر مقبولیت فرهنگی سیستم سنتی در خدمت سیستم جدید قرار می گیرد. لذا از سال های ١٩۵٠ به بعد سهم سیستم LSF در ساخت و ساز مسکن ژاپن افزایش قابل توجهی می یابد.
در کشور کره ، آجر و بتن تا قبل از سال ١٩٩۶ بعنوان مصالح ساختمانی رایج بود بطوریکه از قطعات فولادی در استراکچر ساختمان ها هرگز استفاده نمی شد از طرفی ٩٠% از خانه های یک و دو طبقه از دیوار آجری باربر و بقیه با استفاده از سیستم چوبی ساخته می شد و ساختمان های آپارتمانی (شش تا سی طبقه) از بتن مسلح درجا استفاده می گردید. در فوریه ١٩٩۶ ، شرکت POSCO برای اولین بار احداث حدود ٧٠٠ ویلا در دو تا پنج طبقه در شهر فوانگ (Pohang) را با استفاده از سیستم ساختمانی LSF آغاز نمود که این امر سر آغاز حرکت وسیعی در این زمینه در کره بوده است.
در ایران این سیستم ساختمانی توانسته است که گواهینامه ساخت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن را تا ۵ طبقه دریافت نماید. فعالیت های سنگینی در این حوزه مخصوصا در شهر پرند نیز انجام پذیرفته است.
١-٣- مزایای مقاطع فولادی جدار نازک
این سیستم برتری های زیادی نسبت به سایر سیستم ها دارد که ذیلا ارائه می شود.
الف: مزایای کلی سیستم
• مقاطع فولادی جدار نازک مقاطع بسیار مقاومی در مقابل خوردگی ،کج شدگی و ایجاد ترک می باشند.
• مقاطع مورد نیاز برای ساخت ساختمان با سیستم (LSF) از یک قرقره ورق به طول های مورد نظر تولید میشود و لذا پرت مصالح حداقل ممکن است.
• مصالح مورد نیاز برای ساخت این سیستم حداقل ۵٠ درصد سبک تر از مصالح مرسوم در ساخت و ساز می باشد.
• اجزای اسکلت ساختمان در محل کارخانه و تحت شرایط کنترل شده تولید ومونتاژ شده و سپس به محل سایت جهت نصب منتقل می گردند. این روش باعث کنترل کیفی مناسب و بالا رفتن سرعت نصب این سیستم در محل کارگاه می گردد.
• ثبات در ابعاد: مقاطع کاملا صاف و هم شکل بوده و دارای کیفیت یکسانی می باشند.
• مقاومت در برابر آتش: مقاطع فولادی ، مصالح غیر قابل اشتعال می باشند. این مصالح نمی سوزند و باعث گسترش حریق در فضاهای مختلف ساختمان نمی گردند.
• مقاومت: مقاطع فولادی جدار نازک سرد نورد شده ، در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی دارای بالاترین نسبت مقاومت به وزن می باشند.
• تنوع در مصالح نما: سطوح بیرونی ساختمان باسیستم LSF می تواند با انواع مصالح نمایی که معمار پروژه می خواهد، پوشش داده شود. از نماهای قابل استفاده می توان به مصالح بنایی وآجر، انواع سنگ های نما، نماهای آلومینیومی ، نماهای چوبی ، مصالح سرامیکی ، نمای PVC و… اشاره نمود. در سطوح داخلی ساختمان ، پانل های گچی (Gypsum Wallboard) مستقیما بر روی المانهای فولادی جدار نازک دیوار متصل می گردند.
• برآورده نمودن الزامات استانداردهای مربوط به عملکرد ساختمان : سیستم سازه های فولادی سبک (LSF) به راحتی می تواند بالاترین ضوابط استانداردهای مربوط به طراحی سازه ، انرژی ، مقاومت در برابر آتش و عملکرد صوتی را برآورده نماید.
ب: مزایای سیستم برای سازندگان
• سرعت در اجرای سیستم: سیستم LSF یک سیستم سریع وآسان است و بدون استفاده از نیروهای کاری با تخصص بالا قابل اجرا می باشد.به دلیل سبک بودن وزن اجرای سازه های فولادی سبک نسبت به مصالح مرسوم دیگر، المان ها به راحتی قابل حمل و نصب بوده و درنتیجه سرعت کار بسیار بالاست. به طور معمول در سیستم های متداول یک تیم باتجربه چهارنفره قادرهستند تمام دیوارهای یک خانه سه اتاق خوابه را در یک روز نصب نمایند. این سرعت باعث می گردد که زمان اتمام پروژه به حداقل ممکن برسد.
• زمان توقف کم: به دلیل این که این سیستم قابلیت نصب در تمام شرایط جوی مانند هوای خشک و سرمای شدید را دارا می باشد و از طرفی زمان اندکی را برای نصب در کارگاه نیاز دارد، لذا به طور معمول می توان در تمام فصول سال و در تمام شرایط جوی این سیستم ساختمانی را نصب نمود.
• فعالیت های موازی و بدون وقفه در بخش های دیگر ساختمان: به دلیل این که سیستم سازه ای ساختمان و پوشش خارجی آن بسیار سریع نصب می گردد، لذا بقیه فعالیت های ساختمان مانند تاسیسات مکانیکی و برقی و نازک کاری سطوح داخلی ، می توانند به طور مستقل و به موازات تکمیل شدن نمای بیرون انجام گیرند.
• سهولت در نصب سیستم های تاسیساتی: کلیه کابل های برق ، لوله های آب و داکت های تاسیساتی می توانند قبل از نصب پانل های گچی سطوح داخلی به راحتی در فضای خالی موجود در داخل دیوارها اجرا گردند.
• نیاز کم به تجهیزات: به دلیل این که قطعات ساختمانی سیستم LSF در قطعات سبک و قابل حمل توسط افراد، به کارگاه منتقل می گردد، لذا برای جابجایی و نصب این سیستم ، نیاز به ماشین آلات خاص نمی باشد. تجهیزات مورد نیاز برای نصب این سیستم محدود به یک سری تجهیزات پایه ای قابل حمل است.
• نیاز به فضای کم کارگاهی: به دلیل تحویل قطعات ساختمانی در زمان مورد نیاز و نیز آماده بودن اغلب قطعات برای نصب ، فضای بسیار محدودی برای نگهداری قطعات نیاز بوده و اتلاف مصالح نیز حداقل ممکن می باشد. بنابراین اجرای سیستم در سایت های کوچک و محدود به راحتی انجام می گیرد.
• ایمنی در محل کارگاه: بدلیل سبک بودن قطعات ، نیاز به تجهیزات وماشین آلات خاص نبوده و سطح مورد نیاز برای کار نیز فضای محدودی می خواهد لذا باعث می شود تا امنیت افراد و کارکنان به طور کامل در کارگاه تامین شود.
• کاهش هزینه ها: علاوه برمزیت های فوق که باعث کاهش هزینه های اجرا می گردد، به دلیل عملکرد حرارتی خوب سیستم LSF حجم موتورخانه و ظرفیت سیستم گرمایش و سرمایش کم شده و باعث کاهش در هزینه های سیستم های تاسیساتی می گردد.
ج- مزایای سیستم برای استفاده کنندگان
• هزینه های بهره برداری کمتر: سیستم LSF هزینه های بهره برداری کمتری را به ساکنین تحمیل خواهد کرد. به دلیل دوام بالای مصالح و نیز عملکرد حرارتی خوب این سیستم ، ساکنین هزینه کمتری را برای تعمیرات و نیزسرمایش گرمایش و محیط ساختمان پرداخت خواهند نمود.
• عملکرد صوتی خوب: عایق های صوتی موجود در سیستم LSF، باعث کاهش شدت ضربات (Sound Impact) شده و نیز عایق های صوتی تعبیه شده در فضاهای داخلی دیوار باعث کاهش صوت منتقل شده در فضاهای داخلی ساختمان می گردند. در این سیستم فضاهای داخلی ساختمان دارای آرامش و راحتی بالایی می باشند.
• سلامت محیط زیست: به دلیل سازگار بودن مصالح مورد استفاده دراین سیستم با محیط زیست انسانی ، و بی اثر بودن مصالح ، هیچ گونه بخارات سمی در محیط وجود نخواهد داشت. با کنترل و مسدود نمودن روزنه های ورود هوا، در این سیستم کیفیت هوای داخلی ساختمان قابل کنترل و مطبوع می باشد. مشکلاتی مانند کپک زدگی بر روی اجزای دیوارها در این سیستم وجود نخواهد داشت.
١-٤- اجزاء تشکیل دهنده سیستم های LSF
مروری بر اجزاء تشکیل دهنده سیستم های LSF در این بخش ارائه می گردد. با فرض اینکه خوانندگان این جزوه تا حد مناسبی با این سیستم ها آشنائی دارند ، مرور ارائه شده بسیار مختصر است.
١-۴-١- دیوارها
اجزاء تشکیل دهنده دیوارهای باربر و غیر باربر سیستم ساختمانی LSF، استادها (Studs) و رانرها یا تراکها (Runners or Tracks) می باشند. که به شکل پانلی بارهای عمودی و جانبی را به تکیه گاه انتقال می دهند.
دیوارهای باربر بعنوان انتقال دهنده بارهای عمودی ساختمان و بعنوان نگه دارنده نمای خارجی بنا و نیز جذب کننده بارهای جانبی بنا از جمله باد و زلزله عمل می نماید. در صورتیکه دیوارهای غیر باربر معمولا برای جداسازی فضاهای داخلی بنا مورد استفاده قرار می گیرند.
استادهای فولادی را معمولا از قبل برای عبور دادن تأسیسات (الکتریکی و مکانیکی ) سوراخ کاری می کنند و این استادها را معمولا از بالا و پائین به رانرها (عناصر اصلی افقی ) اتصال می دهند. دیوارها در محل به یکدیگر (شکل ١-۴) و به فونداسیون (شکل ١-۵) متصل می گردند.
